无机絮凝剂处理炼油废水的效果研究

赵 丽， 薛 媛，李世强，李 强 (陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 710075)

无机絮凝剂处理炼油废水的效果研究

赵 丽， 薛 媛，李世强，李 强 (陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院,陕西 西安 710075)

在H2SO4酸化的条件下，采用硅酸钠、硫酸铝制成聚硅硫酸铝絮凝剂 (PSAS)。探讨了不同因素对无机絮凝剂PSAS、聚合氯化铝(PAC)处理炼油废水的絮凝效果的影响，研究得出了PSAS处理炼油废水的最佳条件：絮凝剂用量90mg/L，pH7.0，温度40℃，沉降时间40min，此时石油类物质的去除率为98.57%，COD的去除率为92.69%，NH3—N的去除率为62.48%；PAC处理炼油废水的最佳条件为：絮凝剂用量90mg/L,pH7.0，温度35℃，沉降时间40min，此时石油类物质的去除率为98.47%， COD的去除率为93.64%，NH3—N去除率为59.95%。

炼油废水； 聚硅硫酸铝；聚合氯化铝；絮凝

我国是一个水资源严重匮乏的国家，人均水资源量仅为世界人均水平的1/4。而炼油企业却是耗水和排水大户，据统计，目前，我国每加工1t原油，平均耗水3.41m3，排放废水1.84m3[1]，且炼油企业污水成分复杂，生物抑制物质 (石油、胺类、酚类、多环芳烃和苯系物及其衍生物等)含量高，可生化性差，处理难度大，因此，引进和开发先进高效的污水处理技术，对炼油企业的可持续发展具有深远的意义[2-5]。下面，笔者探讨了不同的因素对无机絮凝剂PSAS、PAC处理炼油废水的絮凝效果的影响，初步研究得出无机絮凝剂PSAS(聚硅硫酸铝)、PAC(聚合氯化铝)处理炼油废水的最佳条件，以期为炼油废水的处理提供一些理论依据。

1 试验部分

1.1材料

1)仪器 GBJ-621型六联搅拌机；pHS-3C型精密酸度计；GDS-3型光电式浊度仪；75UVW型紫外-可见分光光度计；电热恒温水浴锅；分析天平等。

2)试剂 Al2(SO4)3、Na2SiO3、浓H2SO4、NaOH、NH4Cl(优级纯)、次氯酸钠、氢氧化钾、95%乙醇、丙酮、甲醇、硫酸铵、硫酸银、硫酸汞、标准油、邻苯二甲酸氢钾、无水Na2SO4、石油醚(60-90)、1+1硫酸、氯化钠、K2Cr2O7(优级纯)、无水乙醇等，PAC为黄色粉末状试剂(市售)。

3)试验样品 炼油废水取自黄陵炼油厂油池出口污水,原水COD含量为1500mg/L,石油类物质含量为800～1500mg/L，NH3—N含量<80mg/L，pH6.0～9.0。

1.2试验方法

1)PSAS的制备 采用Al2(SO4)3、Na2SiO3、在H2SO4酸化的条件下自制PSAS，成品呈无色透明状，无絮体、沉淀。

2)炼油废水COD、氨氮、石油类物质的测定方法 采用重铬酸钾法测定COD、纳氏试剂光度法测定氨氮、紫外分光光度法测定石油类物质，这3种指标的测定与标准曲线的制备参见文献[6]。

1.3不同因素对炼油废水中NH3—N、石油类物质和COD的去除率研究

1)絮凝剂投加量 在室温下、沉降时间30min和原水的pH不变的条件下， PSAS、PAC 2种絮凝剂的投加量都分别按20、50、90、110、140、180mg/L投加，以探讨PSAS、PAC的投加量对炼油废水絮凝效果的影响。

2)温度 在最佳投加量、原水样pH不变、沉降时间30min的条件下，用PSAS、PAC 2种絮凝剂分别对不同温度时的炼油废水进行处理。废水的温度分别为20、25、30、35、40、45℃。

3)沉降时间 在最佳投加量、原水样pH不变、室温的条件下，用PSAS、PAC 2种絮凝剂分别对炼油废水进行处理，沉降时间分别设为：10、20、30、40、50、60min，探讨不同沉降时间对PSAS、PAC絮凝效果的影响。

4)pH值 在最佳投加量、室温、沉降时间40min的条件下，用PAC、PSAS 2种絮凝剂分别对不同pH值的炼油废水进行处理，废水的pH设定为4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，探讨不同pH对PSAS、PAC絮凝效果的影响。

5)PSAS、PAC絮凝剂最佳条件下处理炼油废水的比较 在PSAS最佳条件下和PAC的最佳条件下分别对炼油废水进行了处理。

2 结果与分析

2.1絮凝剂投加量对絮凝效果的影响

1) PSAS投加量对絮凝效果的影响 由图1可以看出，在PSAS投加量为20～90mg/L时，随着投加量的增加，废水中COD、NH3—N和石油类物质的去除率都快速上升。在投加量90～180mg/L，废水中NH3—N的去除率缓慢增加，石油类物质的去除率基本不变，但COD的去除率仍呈上升趋势，直至最高点(去除率为98.40%)，后又下降。综上考虑，确定PSAS最佳投加量为90mg/L，此时COD的去除率、NH3—N的去除率和石油类物质的去除率分别为97.92%、47.73%、98.03% 。

2) PAC投加量对絮凝效果的影响 由图2可知，在投加量20～90mg/L，随着PAC絮凝剂投加量的增加，NH3—N和石油类物质的去除率缓慢增加，而炼油废水中COD的去除率有微幅下降。在投加量90～180mg/L时，随着PAC絮凝剂投加量的增加，废水中NH3—N去除率快速减小；石油类物质的去除率略有减小后又略有增加；废水中COD去除率呈缓慢上升趋势。综合考虑PAC絮凝剂对COD、NH3—N和石油类物质去除率的效果，选择PAC最佳投加量为90mg/L，此时COD的去除率、NH3—N的去除率和石油类物质的去除率分别为92.21%、43.51%、98.50% 。

图1 PSAS投加量对絮凝效果的影响 图2 PAC投加量对絮凝效果的影响

综上所述，在室温、沉降时间30min、原水pH不调的条件下，用不同投加量的PSAS、PAC 2种絮凝剂分别对炼油废水进行了处理，由图1和图2可以看出，PSAS对炼油废水的处理效果优于PAC。

2.2温度对絮凝效果的影响

1) 废水温度对PSAS絮凝效果的影响 图3表明，用PSAS处理炼油废水时，随着炼油废水温度的增加，废水中COD和NH3—N的去除率呈快速上升趋势，直至最高点(40℃)后略有下降，废水中石油类物质去除率基本不受温度的影响。根据结果，综合考虑COD、NH3—N和石油类物质的去除率变化，选择PSAS处理炼油废水的最佳温度为40℃。在此条件下，COD的去除率、NH3—N的去除率和石油类物质的去除率分别为95.22%、47.17%、98.29%。

2) 废水温度对PAC絮凝效果的影响 由图4可以看出，废水中COD的去除率在20～35℃有所上升，在温度为35～45℃时， COD的去除率缓慢上升；废水中NH3—N的去除率在20～25℃呈快速上升趋势，25～35℃缓慢上升，直至最高点(去除率达51.23%)，随着温度由35℃上升到45℃，NH3—N的去除率又快速下降；废水中石油类物质的去除率，随着温度逐渐增加而基本保持不变。综合考虑COD去除率、NH3—N去除率和石油类物质去除率的变化，确定PAC处理炼油废水的最佳温度为35℃，此时COD的去除率、NH3—N的去除率和石油类物质的去除率分别为89.36%、51.23%、97.69% 。

图3 废水温度对PSAS絮凝效果的影响 图4 废水温度对PAC絮凝效果的影响

综上可知，在各自的最佳温度下、投加量90mg/L、原水pH不调、沉降时间30min的条件下， PSAS对炼油废水的絮凝效果优于PAC。

2.3沉降时间对絮凝效果的影响

1) 沉降时间对PSAS絮凝效果的影响 由图5可知，PSAS处理炼油废水，随着沉降时间逐渐延长，废水中COD去除率呈快速上升趋势；废水中NH3—N去除率在沉降时间10～40min快速上升，40～50min上升幅度减缓，到50min时达到了最大的去除率，50min以后去除率略有下降；随着沉降时间的增加，水中石油类物质的去除率基本不变。因此，选定PSAS处理炼油废水最佳沉降时间为40min，此时COD的去除率、NH3—N的去除率和石油类物质的去除率分别为96.02%、52.23%、98.79%。

2)沉降时间对PAC絮凝效果的影响 由图6可以看出，用PAC处理炼油废水，废水中COD去除率在沉降时间10～40min呈快速上升趋势，在沉降时间40～60min基本保持不变；废水中NH3—N去除率在沉降时间10～60 min呈快速上升趋势；废水中石油类物质的去除率，在沉降时间10～40min上升幅度不大，在40～60min范围去除率还略有下降。综合考虑，确定 PAC处理炼油废水最佳沉降时间为40min，此时COD的去除率为91.10%、NH3—N的去除率为52.23%和石油类物质的去除率为99.31%。

图5 沉降时间对PSAS絮凝效果的影响 图6 沉降时间对PAC絮凝效果的影响

综上可知，在投加量90mg/L、原水pH、室温的条件下， PSAS对炼油废水的絮凝效果优于PAC。

2.4pH值对絮凝效果的影响

1) pH值对PSAS絮凝效果的影响 由图7显示，当用PSAS处理炼油废水时，在pH4.0～pH7.0时，废水中COD去除率、NH3—N去除率呈快速上升趋势，而石油类物质的去除率缓慢上升；在pH为7.0～9.0时,COD、NH3—N、石油类物质的去除率呈缓慢下降趋势。综合考虑COD去除率、NH3—N去除率和石油类去除率的变化情况，确定PSAS处理炼油废水的最佳pH为7.0。在最佳pH7.0时，COD的去除率、NH3—N去除率、石油类物质的去除率分别为98.24%、53.07%、98.15%。

2) 废水pH值对PAC絮凝效果的影响 图8显示，PAC处理炼油废水的效果也受到pH的影响。在炼油废水p H为4.0～7.0时，废水中COD去除率、NH3—N去除率呈快速上升趋势，但上升的幅度不同，在pH为7.0～9.0范围，废水中COD的去除率呈缓慢下降，而NH3—N的去除率快速下降；当废水的pH为4.0～6.0时，废水中石油类物质的去除率缓慢上升，当pH由6.0上升到9.0时，石油类物质的去除率略微下降。综合考虑COD去除率、NH3—N去除率和石油类去除率的变化，PAC处理炼油废水最佳pH为7.0，此时COD的去除率、NH3—N去除率、石油类物质的去除率分别为96.33%、50.82%、 99.14%。

图7 pH值对PSAS絮凝效果的影响 图8 废水pH值对PAC絮凝效果的影响

在投加量90mg/L、室温、沉降时间40min的条件下，用PAC、PSAS 2种絮凝剂分别对不同pH值的炼油废水进行处理可知，PSAS对炼油废水的絮凝效果优于PAC。

2.5PSAS、PAC絮凝剂最佳条件处理炼油废水的比较

在PSAS最佳条件(投加量90mg/L、 pH7.0、沉降时间40min、温度40℃)和PAC的最佳条件(投加量90mg/L、pH7.0、沉降时间40min、温度35℃)下分别对炼油废水进行了处理，其结果见表1。由表1可以看出，用PAC絮凝剂处理炼油废水的COD去除率略高于用PSAS絮凝剂，两者相差0.95%。用PSAS絮凝剂处理炼油废水时，其NH3—N去除率、石油类物质的去除率都高于PAC处理，NH3—N去除率PSAS比PAC高2.53%，石油类物质的去除率PSAS比PAC高0.10%。因此，可知PSAS对炼油废水的絮凝效果总体优于PAC。

表1 PSAS、PAC絮凝剂最佳条件处理炼油废水的比较

3 结 论

1)PSAS絮凝剂的最佳处理条件为投加量90mg/L、pH 7.0、废水温度40℃和沉降时间40min。

2) PAC絮凝剂的最佳处理条件为投加量90mg/L、pH 7.0、废水温度35℃和沉降时间40min。

3)在PSAS、PAC最佳条件处理炼油废水时，分别对处理炼油废水进行了处理。在PSAS最佳条件下，石油类物质的去除率为98.57%，COD的去除率为92.69%，NH3—N的去除率为62.48%。在PAC的最佳条件下，石油类物质的去除率为98.47%，COD的去除率为93.64%，NH3—N的去除率为59.95%。可得出PSAS对炼油废水的絮凝效果总体优于PAC。

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[6]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].北京: 中国环境科学出版社， 2009: 211,279,491.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.08.005

X703

A

1673-1409(2012)08-N012-04

2012-05-12

赵丽(1978-)，女，2005年大学毕业，硕士，助理工程师，现主要从事微生物废水处理技术、微生物采油技术、提高采收率方面的研究工作。

[编辑] 洪云飞